ECMAScript 6 入门教程—Class 的继承
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2020-10-29 09:21
作者 | 阮一峰
1、简介
class Point {
}
class ColorPoint extends Point {
}
上面代码定义了一个ColorPoint类，该类通过extends关键字，继承了Point类的所有属性和方法。但是由于没有部署任何代码，所以这两个类完全一样，等于复制了一个Point类。下面，我们在ColorPoint内部加上代码。
class ColorPoint extends Point {
constructor(x, y, color) {
super(x, y); // 调用父类的constructor(x, y)
this.color = color;
}
toString() {
return this.color + ' ' + super.toString(); // 调用父类的toString()
}
}
上面代码中，constructor方法和toString方法之中，都出现了super关键字，它在这里表示父类的构造函数，用来新建父类的this对象。
子类必须在constructor方法中调用super方法，否则新建实例时会报错。这是因为子类自己的this对象，必须先通过父类的构造函数完成塑造，得到与父类同样的实例属性和方法，然后再对其进行加工，加上子类自己的实例属性和方法。如果不调用super方法，子类就得不到this对象。
class Point { /* ... */ }
class ColorPoint extends Point {
constructor() {
}
}
let cp = new ColorPoint(); // ReferenceError
上面代码中，ColorPoint继承了父类Point，但是它的构造函数没有调用super方法，导致新建实例时报错。
ES5 的继承，实质是先创造子类的实例对象this，然后再将父类的方法添加到this上面（Parent.apply(this)）。ES6 的继承机制完全不同，实质是先将父类实例对象的属性和方法，加到this上面（所以必须先调用super方法），然后再用子类的构造函数修改this。
如果子类没有定义constructor方法，这个方法会被默认添加，代码如下。也就是说，不管有没有显式定义，任何一个子类都有constructor方法。
class ColorPoint extends Point {
}
// 等同于
class ColorPoint extends Point {
constructor(...args) {
super(...args);
}
}
另一个需要注意的地方是，在子类的构造函数中，只有调用super之后，才可以使用this关键字，否则会报错。这是因为子类实例的构建，基于父类实例，只有super方法才能调用父类实例。
class Point {
constructor(x, y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
}
class ColorPoint extends Point {
constructor(x, y, color) {
this.color = color; // ReferenceError
super(x, y);
this.color = color; // 正确
}
}
上面代码中，子类的constructor方法没有调用super之前，就使用this关键字，结果报错，而放在super方法之后就是正确的。
下面是生成子类实例的代码。
let cp = new ColorPoint(25, 8, 'green');
cp instanceof ColorPoint // true
cp instanceof Point // true
上面代码中，实例对象cp同时是ColorPoint和Point两个类的实例，这与 ES5 的行为完全一致。
最后，父类的静态方法，也会被子类继承。
class A {
static hello() {
console.log('hello world');
}
}
class B extends A {
}
B.hello() // hello world
上面代码中，hello()是A类的静态方法，B继承A，也继承了A的静态方法。
2、Object.getPrototypeOf()
Object.getPrototypeOf方法可以用来从子类上获取父类。
Object.getPrototypeOf(ColorPoint) === Point
// true
因此，可以使用这个方法判断，一个类是否继承了另一个类。
3、super 关键字
super这个关键字，既可以当作函数使用，也可以当作对象使用。在这两种情况下，它的用法完全不同。
第一种情况，super作为函数调用时，代表父类的构造函数。ES6 要求，子类的构造函数必须执行一次super函数。
class A {}
class B extends A {
constructor() {
super();
}
}
上面代码中，子类B的构造函数之中的super()，代表调用父类的构造函数。这是必须的，否则 JavaScript 引擎会报错。
注意，super虽然代表了父类A的构造函数，但是返回的是子类B的实例，即super内部的this指的是B的实例，因此super()在这里相当于A.prototype.constructor.call(this)。
class A {
constructor() {
console.log(new.target.name);
}
}
class B extends A {
constructor() {
super();
}
}
new A() // A
new B() // B
上面代码中，new.target指向当前正在执行的函数。可以看到，在super()执行时，它指向的是子类B的构造函数，而不是父类A的构造函数。也就是说，super()内部的this指向的是B。
作为函数时，super()只能用在子类的构造函数之中，用在其他地方就会报错。
class A {}
class B extends A {
m() {
super(); // 报错
}
}
上面代码中，super()用在B类的m方法之中，就会造成语法错误。
第二种情况，super作为对象时，在普通方法中，指向父类的原型对象；在静态方法中，指向父类。
class A {
p() {
return 2;
}
}
class B extends A {
constructor() {
super();
console.log(super.p()); // 2
}
}
let b = new B();
上面代码中，子类B当中的super.p()，就是将super当作一个对象使用。这时，super在普通方法之中，指向A.prototype，所以super.p()就相当于A.prototype.p()。
这里需要注意，由于super指向父类的原型对象，所以定义在父类实例上的方法或属性，是无法通过super调用的。
class A {
constructor() {
this.p = 2;
}
}
class B extends A {
get m() {
return super.p;
}
}
let b = new B();
b.m // undefined
上面代码中，p是父类A实例的属性，super.p就引用不到它。
如果属性定义在父类的原型对象上，super就可以取到。
class A {}
A.prototype.x = 2;
class B extends A {
constructor() {
super();
console.log(super.x) // 2
}
}
let b = new B();
上面代码中，属性x是定义在A.prototype上面的，所以super.x可以取到它的值。
ES6 规定，在子类普通方法中通过super调用父类的方法时，方法内部的this指向当前的子类实例。
class A {
constructor() {
this.x = 1;
}
print() {
console.log(this.x);
}
}
class B extends A {
constructor() {
super();
this.x = 2;
}
m() {
super.print();
}
}
let b = new B();
b.m() // 2
上面代码中，super.print()虽然调用的是A.prototype.print()，但是A.prototype.print()内部的this指向子类B的实例，导致输出的是2，而不是1。也就是说，实际上执行的是super.print.call(this)。
由于this指向子类实例，所以如果通过super对某个属性赋值，这时super就是this，赋值的属性会变成子类实例的属性。
class A {
constructor() {
this.x = 1;
}
}
class B extends A {
constructor() {
super();
this.x = 2;
super.x = 3;
console.log(super.x); // undefined
console.log(this.x); // 3
}
}
let b = new B();
上面代码中，super.x赋值为3，这时等同于对this.x赋值为3。而当读取super.x的时候，读的是A.prototype.x，所以返回undefined。
如果super作为对象，用在静态方法之中，这时super将指向父类，而不是父类的原型对象。
class Parent {
static myMethod(msg) {
console.log('static', msg);
}
myMethod(msg) {
console.log('instance', msg);
}
}
class Child extends Parent {
static myMethod(msg) {
super.myMethod(msg);
}
myMethod(msg) {
super.myMethod(msg);
}
}
Child.myMethod(1); // static 1
var child = new Child();
child.myMethod(2); // instance 2
上面代码中，super在静态方法之中指向父类，在普通方法之中指向父类的原型对象。
另外，在子类的静态方法中通过super调用父类的方法时，方法内部的this指向当前的子类，而不是子类的实例。
class A {
constructor() {
this.x = 1;
}
static print() {
console.log(this.x);
}
}
class B extends A {
constructor() {
super();
this.x = 2;
}
static m() {
super.print();
}
}
B.x = 3;
B.m() // 3
上面代码中，静态方法B.m里面，super.print指向父类的静态方法。这个方法里面的this指向的是B，而不是B的实例。
注意，使用super的时候，必须显式指定是作为函数、还是作为对象使用，否则会报错。
class A {}
class B extends A {
constructor() {
super();
console.log(super); // 报错
}
}
上面代码中，console.log(super)当中的super，无法看出是作为函数使用，还是作为对象使用，所以 JavaScript 引擎解析代码的时候就会报错。这时，如果能清晰地表明super的数据类型，就不会报错。
class A {}
class B extends A {
constructor() {
super();
console.log(super.valueOf() instanceof B); // true
}
}
let b = new B();
上面代码中，super.valueOf()表明super是一个对象，因此就不会报错。同时，由于super使得this指向B的实例，所以super.valueOf()返回的是一个B的实例。
最后，由于对象总是继承其他对象的，所以可以在任意一个对象中，使用super关键字。
var obj = {
toString() {
return "MyObject: " + super.toString();
}
};
obj.toString(); // MyObject: [object Object]
4、类的 prototype 属性和__proto__属性
大多数浏览器的 ES5 实现之中，每一个对象都有__proto__属性，指向对应的构造函数的prototype属性。Class 作为构造函数的语法糖，同时有prototype属性和__proto__属性，因此同时存在两条继承链。
（1）子类的__proto__属性，表示构造函数的继承，总是指向父类。
（2）子类prototype属性的__proto__属性，表示方法的继承，总是指向父类的prototype属性。
class A {
}
class B extends A {
}
B.__proto__ === A // true
B.prototype.__proto__ === A.prototype // true
上面代码中，子类B的__proto__属性指向父类A，子类B的prototype属性的__proto__属性指向父类A的prototype属性。
这样的结果是因为，类的继承是按照下面的模式实现的。
class A {
}
class B {
}
// B 的实例继承 A 的实例
Object.setPrototypeOf(B.prototype, A.prototype);
// B 继承 A 的静态属性
Object.setPrototypeOf(B, A);
const b = new B();
《对象的扩展》一章给出过Object.setPrototypeOf方法的实现。
Object.setPrototypeOf = function (obj, proto) {
obj.__proto__ = proto;
return obj;
}
因此，就得到了上面的结果。
Object.setPrototypeOf(B.prototype, A.prototype);
// 等同于
B.prototype.__proto__ = A.prototype;
Object.setPrototypeOf(B, A);
// 等同于
B.__proto__ = A;
这两条继承链，可以这样理解：作为一个对象，子类（B）的原型（__proto__属性）是父类（A）；作为一个构造函数，子类（B）的原型对象（prototype属性）是父类的原型对象（prototype属性）的实例。
B.prototype = Object.create(A.prototype);
// 等同于
B.prototype.__proto__ = A.prototype;
extends关键字后面可以跟多种类型的值。
class B extends A {
}
上面代码的A，只要是一个有prototype属性的函数，就能被B继承。由于函数都有prototype属性（除了Function.prototype函数），因此A可以是任意函数。
下面，讨论两种情况。第一种，子类继承Object类。
class A extends Object {
}
A.__proto__ === Object // true
A.prototype.__proto__ === Object.prototype // true
这种情况下，A其实就是构造函数Object的复制，A的实例就是Object的实例。
第二种情况，不存在任何继承。
class A {
}
A.__proto__ === Function.prototype // true
A.prototype.__proto__ === Object.prototype // true
这种情况下，A作为一个基类（即不存在任何继承），就是一个普通函数，所以直接继承Function.prototype。但是，A调用后返回一个空对象（即Object实例），所以A.prototype.__proto__指向构造函数（Object）的prototype属性。
实例的 __proto__ 属性
子类实例的__proto__属性的__proto__属性，指向父类实例的__proto__属性。也就是说，子类的原型的原型，是父类的原型。
var p1 = new Point(2, 3);
var p2 = new ColorPoint(2, 3, 'red');
p2.__proto__ === p1.__proto__ // false
p2.__proto__.__proto__ === p1.__proto__ // true
上面代码中，ColorPoint继承了Point，导致前者原型的原型是后者的原型。
因此，通过子类实例的__proto__.__proto__属性，可以修改父类实例的行为。
p2.__proto__.__proto__.printName = function () {
console.log('Ha');
};
p1.printName() // "Ha"
上面代码在ColorPoint的实例p2上向Point类添加方法，结果影响到了Point的实例p1。
5、原生构造函数的继承
原生构造函数是指语言内置的构造函数，通常用来生成数据结构。ECMAScript 的原生构造函数大致有下面这些。
Boolean() Number() String() Array() Date() Function() RegExp() Error() Object()
以前，这些原生构造函数是无法继承的，比如，不能自己定义一个Array的子类。
function MyArray() {
Array.apply(this, arguments);
}
MyArray.prototype = Object.create(Array.prototype, {
constructor: {
value: MyArray,
writable: true,
configurable: true,
enumerable: true
}
});
上面代码定义了一个继承 Array 的MyArray类。但是，这个类的行为与Array完全不一致。
var colors = new MyArray();
colors[0] = "red";
colors.length // 0
colors.length = 0;
colors[0] // "red"
之所以会发生这种情况，是因为子类无法获得原生构造函数的内部属性，通过Array.apply()或者分配给原型对象都不行。原生构造函数会忽略apply方法传入的this，也就是说，原生构造函数的this无法绑定，导致拿不到内部属性。
ES5 是先新建子类的实例对象this，再将父类的属性添加到子类上，由于父类的内部属性无法获取，导致无法继承原生的构造函数。
比如，Array构造函数有一个内部属性[[DefineOwnProperty]]，用来定义新属性时，更新length属性，这个内部属性无法在子类获取，导致子类的length属性行为不正常。
下面的例子中，我们想让一个普通对象继承Error对象。
var e = {};
Object.getOwnPropertyNames(Error.call(e))
// [ 'stack' ]
Object.getOwnPropertyNames(e)
// []
上面代码中，我们想通过Error.call(e)这种写法，让普通对象e具有Error对象的实例属性。但是，Error.call()完全忽略传入的第一个参数，而是返回一个新对象，e本身没有任何变化。这证明了Error.call(e)这种写法，无法继承原生构造函数。
ES6 允许继承原生构造函数定义子类，因为 ES6 是先新建父类的实例对象this，然后再用子类的构造函数修饰this，使得父类的所有行为都可以继承。下面是一个继承Array的例子。
class MyArray extends Array {
constructor(...args) {
super(...args);
}
}
var arr = new MyArray();
arr[0] = 12;
arr.length // 1
arr.length = 0;
arr[0] // undefined
上面代码定义了一个MyArray类，继承了Array构造函数，因此就可以从MyArray生成数组的实例。这意味着，ES6 可以自定义原生数据结构（比如Array、String等）的子类，这是 ES5 无法做到的。
上面这个例子也说明，extends关键字不仅可以用来继承类，还可以用来继承原生的构造函数。因此可以在原生数据结构的基础上，定义自己的数据结构。下面就是定义了一个带版本功能的数组。
class VersionedArray extends Array {
constructor() {
super();
this.history = [[]];
}
commit() {
this.history.push(this.slice());
}
revert() {
this.splice(0, this.length, ...this.history[this.history.length - 1]);
}
}
var x = new VersionedArray();
x.push(1);
x.push(2);
x // [1, 2]
x.history // [[]]
x.commit();
x.history // [[], [1, 2]]
x.push(3);
x // [1, 2, 3]
x.history // [[], [1, 2]]
x.revert();
x // [1, 2]
上面代码中，VersionedArray会通过commit方法，将自己的当前状态生成一个版本快照，存入history属性。revert方法用来将数组重置为最新一次保存的版本。除此之外，VersionedArray依然是一个普通数组，所有原生的数组方法都可以在它上面调用。
下面是一个自定义Error子类的例子，可以用来定制报错时的行为。
class ExtendableError extends Error {
constructor(message) {
super();
this.message = message;
this.stack = (new Error()).stack;
this.name = this.constructor.name;
}
}
class MyError extends ExtendableError {
constructor(m) {
super(m);
}
}
var myerror = new MyError('ll');
myerror.message // "ll"
myerror instanceof Error // true
myerror.name // "MyError"
myerror.stack
// Error
// at MyError.ExtendableError
// ...
注意，继承Object的子类，有一个行为差异。
class NewObj extends Object{
constructor(){
super(...arguments);
}
}
var o = new NewObj({attr: true});
o.attr === true // false
上面代码中，NewObj继承了Object，但是无法通过super方法向父类Object传参。这是因为 ES6 改变了Object构造函数的行为，一旦发现Object方法不是通过new Object()这种形式调用，ES6 规定Object构造函数会忽略参数。
6、Mixin 模式的实现
Mixin 指的是多个对象合成一个新的对象，新对象具有各个组成成员的接口。它的最简单实现如下。
const a = {
a: 'a'
};
const b = {
b: 'b'
};
const c = {...a, ...b}; // {a: 'a', b: 'b'}
上面代码中，c对象是a对象和b对象的合成，具有两者的接口。
下面是一个更完备的实现，将多个类的接口“混入”（mix in）另一个类。
function mix(...mixins) {
class Mix {
constructor() {
for (let mixin of mixins) {
copyProperties(this, new mixin()); // 拷贝实例属性
}
}
}
for (let mixin of mixins) {
copyProperties(Mix, mixin); // 拷贝静态属性
copyProperties(Mix.prototype, mixin.prototype); // 拷贝原型属性
}
return Mix;
}
function copyProperties(target, source) {
for (let key of Reflect.ownKeys(source)) {
if ( key !== 'constructor'
&& key !== 'prototype'
&& key !== 'name'
) {
let desc = Object.getOwnPropertyDescriptor(source, key);
Object.defineProperty(target, key, desc);
}
}
}
上面代码的mix函数，可以将多个对象合成为一个类。使用的时候，只要继承这个类即可。
class DistributedEdit extends mix(Loggable, Serializable) {
// ...
}
本节完~
ECMAScript 6 入门教程—Iterator 和 for...of 循环
ECMAScript 6 入门教程—Set 和 Map 数据结构
